磁石は義肢の制御を改善します
義肢を持つ人々にとって、最大の課題の1つは、義肢が自然な肢と同じように動くように義肢を制御することです。ほとんどの義肢は、筋電図（筋肉からの電気的活動を記録する方法）を使用して制御されますが、このアプローチでは、義肢の制御が制限されます。
研究者たちは、義肢をより正確に制御できる代替アプローチを開発しました。切断された残骸内の筋肉組織に小さな磁気ビーズを挿入した後、収縮する筋肉の長さを正確に測定でき、このフィードバックを数ミリ秒以内に生体工学的プロテーゼに中継できます。マグネトミクロメトリー（MM）と呼ばれるこの戦略は、高速で正確な筋肉測定を提供できます。
既存の人工器官では、皮膚の表面に取り付けるか、筋肉に外科的に埋め込むことができる電極を使用して、人の筋肉の電気的測定値が取得されます。後者の手順は非常に侵襲的で費用がかかりますが、いくらかより正確な測定を提供します。いずれの場合も、筋電図検査（EMG）は、筋肉の長さや速度ではなく、筋肉の電気的活動に関する情報のみを提供します。
新しい戦略は、センサーが筋肉の動きを測定できれば、それらの測定によって義肢をより正確に制御できるという考えに基づいています。それを達成するために、研究者たちは磁石のペアを筋肉に挿入しました。磁石が相互にどのように動くかを測定することで、筋肉がどれだけ収縮しているか、収縮の速度を計算できます。
義肢を制御するために、これらの測定値を、残りの筋肉の収縮に基づいて、患者の幻肢が空間のどこにあるかを予測するコンピューターモデルに入力することができます。この戦略は、患者が望むように義肢を動かすように指示し、彼らが手足の位置について持っている精神的な絵と一致させます。研究者は、四肢全体の数学的モデリングを通じて、制御する義肢の目標位置と速度を計算し、単純なロボットコントローラーでそれらの関節を制御できます。
研究者たちは、義肢を制御するために使用されるセンサーは、衣服に配置したり、皮膚の表面に取り付けたり、義肢の外側に取り付けたりできると考えています。
MMはまた、機能的電気刺激と呼ばれる技術で達成される筋肉制御を改善するために使用することもできます。これは現在、脊髄損傷のある人々の可動性を回復するのに役立ちます。この種の磁気制御のもう1つの可能な用途は、ロボットの外骨格をガイドすることです。これは、足首や別の関節に取り付けて、脳卒中や他の種類の筋力低下を発症した人を助けることができます。
本質的に、磁石と外骨格は、脳卒中障害のある手足の生体筋肉の出力を増幅する人工筋肉として機能します。 MMアプローチのもう1つの利点は、侵襲性が最小限に抑えられることです。一度筋肉に挿入されると、ビーズは交換する必要なしに一生その場にとどまることができます。
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